中國化學(xué)工業(yè)桂林工程有限公司
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我國輪胎硫化機(jī)設(shè)備的發(fā)展歷程

   2016-05-09 11920
核心提示:輪胎硫化是輪胎生產(chǎn)過程中的最后一道工序,也是決定成品輪胎質(zhì)量的一道重要工序之一。我國輪胎硫化機(jī)設(shè)備的發(fā)展如同世界各國一樣,經(jīng)歷了立式水壓輪胎硫化罐、普通輪胎個體硫化機(jī)和輪胎定型硫化機(jī)等發(fā)展過程,而輪胎定型硫化機(jī)的發(fā)展過程尤為曲折,耗費(fèi)了大量人力物力,才成為…
輪胎硫化是輪胎生產(chǎn)過程中的最后一道工序,也是決定成品輪胎質(zhì)量的一道重要工序之一。我國輪胎硫化機(jī)設(shè)備的發(fā)展如同世界各國一樣,經(jīng)歷了立式水壓輪胎硫化罐、普通輪胎個體硫化機(jī)和輪胎定型硫化機(jī)等發(fā)展過程,而輪胎定型硫化機(jī)的發(fā)展過程尤為曲折,耗費(fèi)了大量人力物力,才成為今天生產(chǎn)輪胎定硫化機(jī)的大國。
1 立式水壓輪胎硫化罐
從上個世紀(jì)50年代到70年代的30年時間內(nèi),國內(nèi)輪胎行業(yè)主要生產(chǎn)斜交輪胎,且骨架材料以棉簾布為主,胎體重,耗材多。由于技術(shù)原因,主要使用立式水壓輪胎硫化罐硫化,一個硫化罐可以同時硫化12-14條輪胎。用立式水壓輪胎硫化罐硫化斜交輪胎,需要配置空氣定型機(jī)、硫化滾道、合模機(jī)、啟模機(jī)、拔水胎機(jī)及高低壓水泵泵站和蓄力器等附屬設(shè)備。
我國設(shè)計(jì)生產(chǎn)立式水壓輪胎硫化罐始于上個世紀(jì)中后期,由蘇聯(lián)提供的技術(shù)資料是唯一的設(shè)計(jì)依據(jù),第一個制造立式水壓輪胎硫化罐的是沈陽橡膠機(jī)械廠。1960年初,沈陽重型機(jī)器廠加盟生產(chǎn)。到1970年,廣東湛江機(jī)械廠、益陽橡塑機(jī)械廠等單位相繼參與立式水壓輪胎硫化罐的生產(chǎn)。到了1990年,隨著子午胎生產(chǎn)技術(shù)和輪胎定型硫化機(jī)技術(shù)的日趨成熟,以及化工部“以機(jī)代罐”措施的強(qiáng)制實(shí)施,立式水壓輪胎硫化罐的生產(chǎn)及使用日漸減少,除保留生產(chǎn)及使用少量大規(guī)格工程輪胎硫化罐外,幾乎到了全部停產(chǎn)的程度,橡機(jī)企業(yè)和南北兩個橡膠設(shè)計(jì)院的精力都集中在輪胎定型硫化機(jī)的開發(fā)及技術(shù)水平和質(zhì)量的提高上。
但是,從上個世紀(jì)九十年代中期開始,由于工程輪胎生產(chǎn)的快速發(fā)展及工程輪胎定型硫化機(jī)尚處在開發(fā)階段,為此立式水壓輪胎硫化罐一度又受市場青睞。福建華橡自控技術(shù)有限公司和益陽橡塑機(jī)械廠分別生產(chǎn)出內(nèi)徑從1600 mm到4200mm共6個規(guī)格的硫化罐和2200 mm到4000 mm共5個規(guī)格的硫化罐。青島方圓達(dá)生產(chǎn)的硫化罐罐體內(nèi)徑達(dá)4700 mm。2002年,福建華橡自控技術(shù)有限公司開發(fā)了一種短立柱無主柱3500 mm工程胎硫化罐。桂林橡膠院根據(jù)桂林輪胎廠進(jìn)口美國阿克隆公司的工程胎膠囊定型裝置設(shè)計(jì)了一套新的膠囊定型裝置,以供工程胎硫化罐配套使用。隨著工程輪胎的子午化及工程輪胎定型硫化機(jī)的開發(fā)成功,到2010年左右,立式水壓輪胎硫化罐逐漸再次淡出市場。
在上個世紀(jì)七、八十年代,立式水壓輪胎硫化罐為適應(yīng)當(dāng)時硫化尼龍斜交輪胎的需要,上海正泰橡膠廠和大中華橡膠廠等輪胎企業(yè)率先設(shè)計(jì)制造了罐外后充氣冷卻裝置,與硫化罐配套使用,以防尼龍(錦綸)輪胎在硫化出罐后的冷卻過程中產(chǎn)生收縮變形而影響輪胎質(zhì)量。進(jìn)入上個世紀(jì)八十年代中后期,由于帶有后充氣冷卻裝置的輪胎定型硫化機(jī)的推廣使用,這種后充氣冷卻裝置隨同硫化罐一起退出市場。
2 輪胎個體硫化機(jī)
所謂輪胎個體硫化機(jī),是一種在1940年由美國發(fā)明的,過去用于硫化斜交輪胎的非定型輪胎雙模硫化機(jī),生胎需要用空氣定型機(jī)裝入水胎充氣定型后才能裝入硫化機(jī)硫化。在1950年初期,沈陽橡膠三廠從捷克斯洛伐克進(jìn)口過少量個體硫化機(jī)。1960年,為援緬工程設(shè)計(jì)生產(chǎn)過數(shù)十臺45″個體硫化機(jī),后因援緬工程停止,這些硫化機(jī)就調(diào)撥給1969年新建的桂林輪胎廠,力車胎設(shè)備調(diào)撥到了宜昌橡膠廠。
用個體硫化機(jī)硫化輪胎時,由于同樣需要裝水胎和拔水胎等勞動強(qiáng)度很大的操作,與立式水壓輪胎硫化罐相比較,沒有什么優(yōu)越性,因此沒有被輪胎企業(yè)認(rèn)可而得到發(fā)展。
3 輪胎定型硫化機(jī)
二次大戰(zhàn)結(jié)束時,西方工業(yè)發(fā)達(dá)國家就已經(jīng)開始使用輪胎定型硫化機(jī)硫化輪胎。1982年,上海正泰橡膠廠從德國Metgler公司引進(jìn)的成套轎車子午胎二手生產(chǎn)設(shè)備中有幾十臺德國Krupp等公司在1950年末和1960年初制造的機(jī)械式輪胎定型硫化機(jī),當(dāng)時這些硫化機(jī)至少已經(jīng)使用了二、三十年。
我國開發(fā)輪胎定型硫化機(jī)經(jīng)歷了漫長而曲折的過程,幾度納入開發(fā)計(jì)劃,幾度折戟沉沙。從1958年開始,開發(fā)輪胎定型硫化機(jī)的計(jì)劃已經(jīng)提到了日程,根據(jù)美國專利設(shè)計(jì)有爬背式裝胎機(jī)構(gòu)的55″輪胎定型硫化機(jī)。1970年,大連橡膠塑料機(jī)械廠完善設(shè)計(jì),生產(chǎn)了數(shù)十臺,用于河南輪胎廠,由于性能和可靠性欠佳而被淘汰。
1969年,北京橡膠院和大連橡膠塑料機(jī)械廠在上海正泰橡膠廠現(xiàn)場設(shè)計(jì)55″輪胎定型硫化機(jī),由于對采用何種方式對模具施加合模力的方案意見不一致而不歡而散,大連橡膠塑料機(jī)械廠堅(jiān)持采用在下蒸汽室的下模下方設(shè)置波紋管加壓的設(shè)計(jì)方案,波紋管硫化機(jī)交青島橡膠二廠使用,以失敗告終。1974年,上海輪胎機(jī)械廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)了42″輪胎定型硫化機(jī)。
在文革中的1970年10月,化工部在滬召開了三線建設(shè)湖北十堰東風(fēng)輪胎廠設(shè)備協(xié)調(diào)會議,安排了55″和65″子午胎定型硫化機(jī)的開發(fā)計(jì)劃,上海輪胎機(jī)械廠則拍著胸脯保證50天完成制造任務(wù),結(jié)果自然未能實(shí)現(xiàn),事實(shí)上當(dāng)時國內(nèi)輪胎行業(yè)的子午胎技術(shù)都還沒有過關(guān)。
在1975年之前,當(dāng)時國內(nèi)的技術(shù)水平還不足以開發(fā)生產(chǎn)性能好、可靠性好的輪胎定型硫化機(jī),對機(jī)內(nèi)定型、熱工管路系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng),膠囊設(shè)計(jì)制造、過熱水除氧、專用電機(jī)及安全防護(hù)等諸多基本問題,都沒有滿意的解決方案,自行設(shè)計(jì)的定型硫化機(jī)只是一次又一次的交了學(xué)費(fèi)而已。
然而失敗不止,開發(fā)不止,桂林橡膠院和北京橡膠院依然先后設(shè)計(jì)了多種規(guī)格的輪胎定型硫化機(jī)。桂林橡膠院設(shè)計(jì)的硫化機(jī)有:1975年設(shè)計(jì)了46″輪胎定型硫化機(jī);1977年設(shè)計(jì)了40.5″輪胎定型硫化機(jī);1978年設(shè)計(jì)了LL-B1900/600(75″)輪胎定型硫化機(jī);1982年設(shè)計(jì)了46″和63.5″輪胎定型硫化機(jī)。北京橡膠院設(shè)計(jì)的硫化機(jī)有:1974年設(shè)計(jì)了55″輪胎定型硫化機(jī);1993年協(xié)同江門化機(jī)廠和廣州輪胎廠共同設(shè)計(jì)了42″液壓輪胎定型硫化機(jī)。
46″和42″輪胎定型硫化機(jī)曾分別獲得過化工部和上海市科技進(jìn)步獎。盡管如此,設(shè)計(jì)的這些硫化機(jī)大多未被市場認(rèn)可。與此同時,其他企業(yè)設(shè)計(jì)制造的輪胎定型硫化機(jī)同樣未被市場認(rèn)可。
在使用國產(chǎn)輪胎定型硫化機(jī)無果的情況下,化工部橡膠司和上海橡膠公司克服文革中極“左”思想的干擾,1973年開始為上海大中華橡膠廠引進(jìn)日本神鋼的BOM650-55″和BOM950-63.5″機(jī)械式輪胎定型硫化機(jī),為上海正泰橡膠廠引進(jìn)日本三菱重工的MHI-NRM45.5″/300和MHI-NRM46″/385機(jī)械式輪胎定型硫化機(jī)。為提高國產(chǎn)硫化機(jī)的水平,化工部橡膠司在1975年組織桂林橡膠機(jī)械廠和桂林橡膠院共赴上海大中華橡膠廠開展消化吸收工作,首先消化吸收的是63.5″輪胎定型硫化機(jī),在工作過程中發(fā)生修改原機(jī)設(shè)計(jì)還是先仿制后改進(jìn)的矛盾,最后導(dǎo)致分手,由桂林橡膠機(jī)械廠獨(dú)自完成施工圖的消化工作。桂林橡膠院人員轉(zhuǎn)到正泰橡膠廠進(jìn)行消化吸收40.5″輪胎定型硫化機(jī)的工作。通過消化進(jìn)口硫化機(jī)的技術(shù),發(fā)現(xiàn)原國內(nèi)硫化機(jī)技術(shù)與國外技術(shù)相比,存在著巨大差距。通過消化吸收國外技術(shù),國內(nèi)輪胎定型硫化機(jī)的開發(fā)和生產(chǎn),開始走上快速發(fā)展的道路。
1976年,桂林橡膠機(jī)械廠首先試制了一臺消化吸收的63.5″輪胎定型硫化機(jī),效果不理想,隨后又試制了55″輪胎定型硫化機(jī)。1981年9月18日至20日,化工部機(jī)械制造局、科技局和橡膠司在桂林召開了技術(shù)鑒定會,接著在1981年9月21日至22日召開了輪胎定型硫化機(jī)使用總結(jié)推廣會。與此同時,三明化工機(jī)械廠、湛江機(jī)械廠生產(chǎn)出了55″輪胎定型硫化機(jī),上海輪胎機(jī)械生產(chǎn)了42″AB型輪胎定型硫化機(jī)(B型膠囊,橫梁升降后移式開模),益陽橡膠機(jī)械廠和上海輪胎廠生產(chǎn)了40.5″A型輪胎硫化機(jī)等。
桂林橡膠機(jī)械廠通過消化吸收國外技術(shù),積累了經(jīng)驗(yàn),培養(yǎng)了人才,為持續(xù)發(fā)展硫化機(jī)奠定了基礎(chǔ),從1990年開始,進(jìn)入了硫化機(jī)大發(fā)展時期。 該廠硫化機(jī)的發(fā)展歷程如下:
1990年開發(fā)成功第一臺1050和1030R1B型輪胎定型硫化機(jī);
1993年開發(fā)成功第一臺1145(Z)、1525、1900型輪胎定型硫化機(jī);
2000年開發(fā)成功第一臺48″、65″、67″液壓輪胎硫化機(jī);
2002年開發(fā)成功第一臺1600液壓硫化機(jī),1050A、1700R1B及B、1900和2250平移式輪胎定型硫化機(jī);
2003年開發(fā)成功第一臺1700液壓輪胎硫化機(jī);
2005年開發(fā)成功第一臺3000(117″)機(jī)械式輪胎定型硫化機(jī);
2009年開發(fā)成功第一臺5000(200″)機(jī)械式輪胎定型硫化機(jī),也是規(guī)格最大的硫化機(jī)。
三明化工機(jī)械廠在1986年開發(fā)成功LL-B1525/430×2A硫化機(jī),1989年開發(fā)成功LL-AB1170/220×2硫化機(jī),并逐漸形成系列。
在發(fā)展過程中,桂林橡膠機(jī)械廠對B型硫化機(jī)上橫梁的運(yùn)動軌跡作了改進(jìn),由向上向后翻轉(zhuǎn)式改為向后平移式,改善受力情況,有利提高工作精度。
益陽橡塑機(jī)械廠、湛江機(jī)械廠和大連橡膠塑料機(jī)械廠在自行開發(fā)硫化機(jī)受阻的情況下,走了一條引進(jìn)國外技術(shù)及和國外企業(yè)合作生產(chǎn)的道路。益陽橡塑機(jī)械廠在1995年引進(jìn)日本神鋼的CUEX-51系列液壓輪胎定型硫化機(jī),目前成為企業(yè)的主要產(chǎn)品之一,同時也是主要出口產(chǎn)品之一。湛江機(jī)械廠從1992年起利用三菱重工的PC-X43R300-R1B型液壓輪胎定型硫化機(jī)技術(shù)生產(chǎn)硫化機(jī),在輪胎企業(yè)率先推廣使用液壓輪胎定型硫化機(jī),在銀川橡膠廠驗(yàn)證了用液壓輪胎定型硫化機(jī)硫化輪胎的優(yōu)越性。大連橡膠塑料機(jī)械廠在1983年10月與美國NRM公司簽訂引進(jìn)系列硫化機(jī)制造技術(shù)合同,產(chǎn)品規(guī)格有40.5″、46″、55″、63.5″、85″和87″。為消化吸收這些技術(shù),中國化工裝備總公司于1987年3月17-19日在北京召開了“NRM硫化機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)推廣應(yīng)用會”,硫化機(jī)制造企業(yè)派員參會,未獲預(yù)期結(jié)果,最終僅技術(shù)引進(jìn)單位大連橡膠塑料機(jī)械廠生產(chǎn)了為數(shù)不多的63.5″輪胎定型硫化機(jī),由于市場認(rèn)可度低而退出市場。
2010年,福建華橡自控技術(shù)有限公司(三明化機(jī)廠)開發(fā)生了新結(jié)構(gòu)70″R1B型子午胎液壓定型硫化機(jī),側(cè)板框架結(jié)構(gòu),開合模垂直升降,插銷鎖模,左右模各有4個下置式加壓油缸加壓,獨(dú)立上下環(huán)升降,鋼圈升降及快速更換膠囊,熱板加熱,裝卸驅(qū)動,線性導(dǎo)軌導(dǎo)向升降裝胎機(jī)械手。
國產(chǎn)液壓輪胎定型硫化機(jī)的發(fā)展,經(jīng)歷了一個認(rèn)識和轉(zhuǎn)變的過程。在上個世紀(jì)八、九十年代,首先對液壓硫化機(jī)硫化子午胎的精度和性能認(rèn)識模糊,二是液壓系統(tǒng)質(zhì)量尚存在可靠性問題,三是價格問題,四是維護(hù)保養(yǎng)缺乏經(jīng)驗(yàn)。事實(shí)證明,銀川橡膠廠利用PCX43R300型硫化機(jī)生產(chǎn)的60和65系列無內(nèi)胎轎車子午胎可以達(dá)到H級,質(zhì)量得到了保證。
隨著國產(chǎn)液壓輪胎定型硫化機(jī)技術(shù)水平的提高和質(zhì)量的保證,成為當(dāng)前輪胎企業(yè)硫化高等級子午胎的首選設(shè)備。
在市場大力發(fā)展高等級子午胎的前景下,對液壓輪胎定型硫化機(jī)需求日增,除桂林、三明、益陽和湛江四地生產(chǎn)液壓輪胎定型硫化機(jī)外,其他企業(yè)在市場推動下,紛紛加入液壓輪胎定型硫化機(jī)的開發(fā)生產(chǎn)。廣東巨輪模具公司和山東豪邁科技公司從生產(chǎn)輪胎活絡(luò)模向生產(chǎn)液壓輪胎定型硫化機(jī)和機(jī)械式硫化機(jī)方向拓展,巨輪模具公司目前已達(dá)到年產(chǎn)400臺以上液壓硫化機(jī)的能力,并打開了市場。軟控股份等企業(yè)也加入到了生產(chǎn)液壓輪胎硫化機(jī)的行列。
山東豪邁科技在2015年簽約為天津國際聯(lián)合輪胎開發(fā)210″液壓輪胎硫化機(jī),成為繼桂林橡機(jī)廠之后國產(chǎn)硫化機(jī)規(guī)格之最。
在2005年之后,業(yè)內(nèi)外又增加了可以批量生產(chǎn)輪胎硫化機(jī)的企業(yè),主要有生產(chǎn)42″-130″液壓輪胎硫化機(jī)的華澳輪胎設(shè)備科技(蘇州)公司、年產(chǎn)200臺以上各種輪胎硫化機(jī)的薩馳公司等。輪胎硫化機(jī)生產(chǎn)企業(yè)盲目增加,導(dǎo)致生產(chǎn)能力嚴(yán)重過剩,并增加了原來主要生產(chǎn)輪胎硫化機(jī)的企業(yè)的生存壓力。
自1974年上海大中華橡膠廠和正泰橡膠廠引進(jìn)日產(chǎn)硫化機(jī)開始,這是一個發(fā)展國產(chǎn)輪胎定型硫化機(jī)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。經(jīng)過約40年的發(fā)展,生產(chǎn)輪胎定型硫化機(jī)的企業(yè)達(dá)到40多家,其中生產(chǎn)液壓輪胎定型硫化機(jī)的企業(yè)有30多家,可以生產(chǎn)36″-200″機(jī)械式輪胎硫化機(jī)和36″- 210″液壓式輪胎定型硫化機(jī),并可設(shè)計(jì)和生產(chǎn)任何規(guī)格和結(jié)構(gòu)形式的硫化機(jī),從批量進(jìn)口轉(zhuǎn)變到批量 出口,每年有各種規(guī)格的輪胎定型硫化機(jī)出口到世界著名輪胎企業(yè)。
在1970年末到1980年,由于使用不同結(jié)構(gòu)形式的硫化膠囊,從而引發(fā)了A型硫化機(jī)和B型硫化機(jī)之爭。隨著不同機(jī)型技術(shù)的相互融合和改進(jìn)提高,又出了AB型、R1B型和C型機(jī)等機(jī)型。發(fā)展到今天,通過實(shí)踐和改進(jìn)基本統(tǒng)一了認(rèn)識。
在開發(fā)、生產(chǎn)和推廣使用輪胎定型硫化機(jī)的進(jìn)程中,除橡機(jī)技術(shù)人員作出了巨大貢獻(xiàn)外,化工部橡膠司、化工部設(shè)備局(中國化工裝備總公司)在輪胎企業(yè)硫化設(shè)備進(jìn)行大規(guī)模升級換代的關(guān)鍵時刻,就確定了“以機(jī)代罐”的技術(shù)路線和政策,1980年下令Φ2.2 m以下立式水壓硫化罐停止生產(chǎn)制造,并組織設(shè)計(jì)膠囊定型裝置,以配合Φ2.8 m以上大型工程胎硫化罐的使用。
化工部橡膠司潘春生為推進(jìn)輪胎定型硫化機(jī)的生產(chǎn)和推廣使用,做了大量工作,積極安排輪胎定型硫化機(jī)主機(jī)及配套件的生產(chǎn),特別是熱工管路系統(tǒng)中的各種執(zhí)行元件(切斷閥及兩位四通滑閥等)、潤滑件(氣動干油泵及各種分配器)、專用電機(jī)、專用減速器、主令控制器、零壓開關(guān)、差壓開關(guān)及蒸汽定型閥等的試制和生產(chǎn),保證輪胎定型硫化機(jī)的順利試制、投產(chǎn)和使用。
4 熱水除氧裝置
熱水除氧裝置是使用輪胎硫化機(jī)的重要配套裝置。在1980年之前,對過熱水除氧的重要性認(rèn)識不足,也沒有除氧的手段,所以硫化設(shè)備僅使用鍋爐軟化水,將水中的鈣、鎂、鐵、鐳等可溶性鹽類經(jīng)過處理降至最少即為合格,但水中的氧沒有去除。熱水中的氧在高溫高壓下會加速膠囊的氧化和腐蝕,堵塞管路。
從1980年開始,在與國外企業(yè)開展技術(shù)交流和引進(jìn)熱水除氧技術(shù)后,輪胎企業(yè)才開始重視過熱水除氧的重要性。1987年12月,青島化工學(xué)院開發(fā)成功首套DH03型熱水除氧裝置,用于山東榮成橡膠廠。除氧裝置為直接接觸式結(jié)構(gòu),除氧后熱水含氧量為0.02-0.035 ppm。根據(jù)國外標(biāo)準(zhǔn),熱水除氧后的含氧量達(dá)到≤0.05 ppm為合格。
1988年7月,湛江機(jī)械廠根據(jù)美國EnVirex技術(shù)生產(chǎn)了一套熱水除氧裝置;之后相繼生產(chǎn)有四種規(guī)格,最大供水量分別為135、200、250和300 m3 /h。與此同一時期,北京橡膠院、山東泰安化機(jī)廠、吉林化工設(shè)備廠等單位相繼參與了熱水除氧裝置的開發(fā)生產(chǎn)。
5 輪胎定型硫化機(jī)的節(jié)能措施
橡膠工業(yè)制品生產(chǎn)中硫化輪胎的能耗居其他橡膠制品硫化能耗之首,而在輪胎生產(chǎn)的總能耗中,硫化能耗占到60%,消耗的蒸汽則要占到80%-90%。
據(jù)日本神鋼資料介紹,硫化一條50 Kg重的載重輪胎,理論上需要105000KJ熱量,然而實(shí)際上由于從硫化機(jī)及管路系統(tǒng)散發(fā)掉的熱量和排放冷凝水與蒸汽所帶走的熱量,則需要約146000-210000KJ的熱量。所以,實(shí)際耗熱量為理論耗熱量的1.5-2倍。為此,自1990年以來,輪胎企業(yè)想方設(shè)法減少硫化輪胎的能耗,并在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中摸索出了許多有效的節(jié)能措施。
5.1 保溫節(jié)能
采用高保溫性能的保溫材料可顯著減少硫化機(jī)相關(guān)部件的熱量散失。如用熱導(dǎo)率為0.04 Kcal/m.h.℃的石棉和熱導(dǎo)率為0.13 Kcal/m.h.℃石棉硅酸鈣取代玻纖、礦渣硅酸鹽水泥、蛭石作為保溫材料時,對于熱板式硫化機(jī)可減少熱量損失約36%,對于蒸鍋式硫化機(jī)則可減少熱量損失約50%。
5.2 改變加熱方式節(jié)能
在傳統(tǒng)理念上,蒸鍋式加熱的B型硫化機(jī)適于硫化載重輪胎,熱板式加熱的A型硫化機(jī)適于硫化輕卡胎/轎車胎。在以生產(chǎn)斜交胎為主的年代,認(rèn)為蒸鍋式加熱的B型硫化機(jī)加熱模具均勻,但硫化結(jié)束后蒸鍋內(nèi)蒸汽排空和用冷卻水冷卻而浪費(fèi)熱能。因此,從節(jié)能觀點(diǎn)看,熱板式加熱的硫化機(jī)節(jié)能。根據(jù)日本神鋼數(shù)據(jù),可減少蒸汽消耗40%以上,縮短硫化時間5%以上。
隨著國內(nèi)子午胎產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,特別是載重子午胎生產(chǎn)的發(fā)展,對改造蒸鍋式硫化機(jī)為熱板式硫化機(jī)提出了要求,通過桂林橡膠機(jī)械廠和華南輪胎公司的努力,經(jīng)過改造后采用熱板加熱的B型硫化機(jī)生產(chǎn)全鋼載重子午胎時,可節(jié)約蒸汽30%以上。
5.3 用真空泵取代蒸汽噴射器抽真空節(jié)能
B型輪胎硫化機(jī)原設(shè)計(jì)在機(jī)器開模時,用蒸汽噴射器對B型膠囊進(jìn)行抽真空,以便卸胎,從而消耗大量蒸汽。根據(jù)風(fēng)神輪胎公司的經(jīng)驗(yàn),將一組36臺B型1525硫化機(jī)改用真空泵抽真空后,年可節(jié)約蒸汽1萬噸,每臺硫化機(jī)減少蒸汽消耗33%,抽真空系統(tǒng)節(jié)約費(fèi)用80%。
5.4 調(diào)整硫化工藝節(jié)能
輪胎企業(yè)和橡機(jī)企業(yè)通過多年生產(chǎn)實(shí)踐和試驗(yàn),探索和采用了下列輪胎節(jié)能硫化新工藝:
(a)等壓變溫硫化工藝節(jié)能
桂林橡膠機(jī)械廠提出了等壓變溫硫化工藝,并與輪胎廠合作付諸實(shí)施。輪胎在蒸汽定型后的1分種內(nèi)緩慢充入1.4-1.6 MPa高壓蒸汽,保持若干分鐘后充入過熱水,循環(huán)若干分鐘后,待內(nèi)溫內(nèi)壓達(dá)到過熱水的溫度和壓力后關(guān)閉過熱水回水閥,停止過熱水循環(huán),進(jìn)入正硫化,保壓到硫化結(jié)束。該工藝可提高生產(chǎn)能力10%-15%,減少過熱水用量52%,電能消耗減少70%。
(b)高溫過熱水、高溫蒸汽硫化工藝節(jié)能
提高硫化內(nèi)溫和外溫可縮短硫化時間而節(jié)能。硫化145/80R12子午胎時,用溫度≥180℃、壓力2.4-2.8 MPa的過熱水及外壓0.8-0.9 MPa的蒸汽取代一般硫化條件時,生產(chǎn)效率提高50%。用210-213℃、2.05MPa高溫高壓蒸汽作內(nèi)壓熱媒和外溫180℃±2 ℃硫化165/70R13子午胎時,硫化周期可減少到12.5分鐘,提高效率1倍。
(c)高溫變溫硫化工藝節(jié)能
山龍玲瓏集團(tuán)制訂相應(yīng)的工藝規(guī)程,采用高溫變溫硫化工藝硫化子午胎時,提高生產(chǎn)效率,提高產(chǎn)品耐久性,節(jié)約蒸汽約40%,冷凝水回收。
(d)縮時硫化工藝節(jié)能
在確保硫化質(zhì)量的前提下,青島黃海集團(tuán)制訂相應(yīng)的硫化規(guī)程,對部份規(guī)格半鋼子午胎進(jìn)行縮時硫化試驗(yàn),產(chǎn)品檢驗(yàn)合格,可提高硫化機(jī)生產(chǎn)能力25%-31%。
根據(jù)理論,比較科學(xué)的做法,縮時硫化工藝應(yīng)與采用以等效硫化理論為基礎(chǔ)的微機(jī)硫化儀相結(jié)合,根據(jù)測溫數(shù)據(jù)制定輪胎硫化程度和膠料硫化匹配的最佳硫化條件。珠江輪胎公司采用以硫化儀數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的硫化規(guī)程,可減少硫化時間約4%-15%。
(e)高溫蒸汽-氮?dú)饬蚧に嚬?jié)能
充氮硫化工藝始于20世紀(jì)六、七十年代國外輪胎企業(yè),到八十年代初由日本神鋼向我國輪胎企業(yè)介紹充氮硫化的理論和優(yōu)點(diǎn),但其時我國輪胎企業(yè)采用輪胎硫化機(jī)硫化輪胎尚處于初始階段而未被引起重視,直到上個世紀(jì)九十年代中才開始嘗試采用充氮硫化工藝。充氮硫化工藝中所用氮?dú)饧兌纫筮_(dá)到99.99%以上,不純的氮?dú)鈺绊懩z囊壽命。采用高溫蒸汽-充氮硫化工藝可減少硫化時間18%,減少蒸汽用量50%以上,延長膠囊壽命25%-100%。
高溫蒸汽-氮?dú)饬蚧に囀紫认蚰z囊內(nèi)充入1.4-1.5MPa高溫蒸汽,幾分鐘后充入2.5MPa左右的氮?dú)猓玫獨(dú)獾摹氨鹤儨亍绷蚧に囍敝亮蚧Y(jié)束。目前已在各種子午胎硫化工藝應(yīng)用。根據(jù)雙錢股份公司介紹,將充氮硫化工藝應(yīng)用于B型硫化機(jī)硫化11.00R20全鋼載重子午胎時,可提高輪胎質(zhì)量,RFV(徑向力波動)和LFV(橫向力波動)可改善20%-30%。與用過熱水硫化相比,減少能耗30%以上。
(f)乏汽利用和改進(jìn)冷凝水外排方式節(jié)能
利用硫化機(jī)排出的乏汽和減少排放冷凝水排出的蒸汽也是輪胎硫化機(jī)的節(jié)能途徑之一。華南輪胎公司利用8-10t/h、壓力0.3-0.35MPa載重胎硫化機(jī)群外溫外排蒸汽用于雙效溴化鋰制冷機(jī)制冷。兩套溴化鋰制冷機(jī)年節(jié)約用電535萬kw.h。對1525硫化機(jī)群外壓冷凝水排放系統(tǒng)進(jìn)行改造。通過摸索確定排放時間后統(tǒng)一調(diào)定電磁閥的動作程序,以減少蒸汽的外排,該通過改造后的系統(tǒng)可節(jié)約蒸汽30%。
6 輪胎定型硫化機(jī)組、無膠囊輪胎定型硫化機(jī)和電動螺旋輪胎定型硫化機(jī)
6.1 輪胎定型硫化機(jī)組
輪胎定型硫化機(jī)組是上個世紀(jì)60年代末70年代初由當(dāng)時蘇聯(lián)開發(fā)的若干副輪胎硫化工位共用一個開合模機(jī)構(gòu)的一種輪胎硫化設(shè)備,其主要特點(diǎn)是充分利用開合模機(jī)構(gòu),以平衡輪胎硫化時間和開合模機(jī)構(gòu)的工作時間。輪胎定型硫化機(jī)組與雙模輪胎定型硫化機(jī)相比,可以節(jié)省大量鋼材。
原蘇聯(lián)開發(fā)的輪胎定型硫化機(jī)組有B1TM-2-100(16個模型)、B1TM-2-200(30個模型)和B1TM-2-300(34個模型)三種型號,各設(shè)有4-6個備用工位,機(jī)組采用A型和B型膠囊。模型采用斜面錯齒鎖模機(jī)構(gòu)鎖模。1980年,我國赴蘇考察團(tuán)發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)仄髽I(yè)依然使用輪胎定型硫化機(jī)組硫化輪胎,但蘇聯(lián)在1967年出版的輪胎工廠硫化設(shè)備—書中只字未提輪胎定型硫化機(jī)組。
我國在1975年由北京橡膠設(shè)計(jì)院和桂林橡膠設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)了B20C-1450型10個工位20個模具的輪胎定型硫化機(jī)組,擬用于硫化7.50-20及以下規(guī)格的輪胎。樣機(jī)安裝在北京輪胎廠,幾經(jīng)試用,終未成功投產(chǎn)。在21世紀(jì)初,佳通輪胎公司重提設(shè)計(jì)使用輪胎定型硫化機(jī)組,先后和桂林橡膠設(shè)計(jì)院和北京橡膠設(shè)計(jì)院聯(lián)系,最終也沒有結(jié)果。
在以生產(chǎn)斜交胎為主的年代,輪胎定型硫化機(jī)組具有一定的使用價值,但到了以生產(chǎn)子午胎為主的年代,再去研究使用輪胎定型硫化機(jī)組已無實(shí)際意義,它的功能和精度無法滿足硫化子午胎的要求。
6.2 無膠囊輪胎定型硫化機(jī)
在上個世紀(jì)70年代前后,國外曾設(shè)想開發(fā)無膠囊輪胎定型硫化機(jī),并申請了專利。專利提出利用機(jī)械膨脹加壓的方法取代膠囊膨脹加壓,以消除易損件膠囊的消耗,節(jié)約膠料,但未能實(shí)施工業(yè)應(yīng)用。
據(jù)介紹2013年,北京化工大學(xué)和三角集團(tuán)等單位開展了低斷面輪胎直壓硫化技術(shù)的研究。所謂直壓硫化,即利用可以徑向伸縮的鋼性內(nèi)模具取代B型中心機(jī)構(gòu)的硫化膠囊,內(nèi)模具采用電磁感應(yīng)加熱。試驗(yàn)證明:硫化壓力可提高25%,輪胎動平衡性和均勻性提高30%,節(jié)能40%。該技術(shù)的實(shí)質(zhì)和國外70年代專利類似。
6.3 電動螺旋輪胎定型硫化機(jī)
這是一種在21世紀(jì)初由青島科技大學(xué)呂柏源教授構(gòu)思了30多年后提出的新結(jié)構(gòu)輪胎定型硫化機(jī)。機(jī)器呈框架式結(jié)構(gòu),由設(shè)在框架頂部的電動傳動系統(tǒng)通過螺旋副帶動上模開合模及鎖模。2003年撰文介紹,與傳統(tǒng)機(jī)械式輪胎定型硫化相比,可節(jié)省鋼材40%-50%,減少占地面積20%。2007年,與桂林橡膠機(jī)械廠簽訂了技術(shù)轉(zhuǎn)讓合作協(xié)議。桂林橡膠機(jī)械廠據(jù)此優(yōu)化了設(shè)計(jì),可惜未找到用戶。螺旋副開合模的一個弱點(diǎn)是速度慢,影響生產(chǎn)效率。
7 輪胎模具
用于硫化輪胎的模具是使用輪胎定型硫化機(jī)的重要附屬工具,它決定成品輪胎的幾何形狀和幾何尺寸的精度及內(nèi)在質(zhì)量,因此對輪胎定型硫化機(jī)應(yīng)用而言意義重大。
輪胎模具有兩半模和活絡(luò)模兩種。兩半模主要用于硫化斜交輪胎,活絡(luò)模則主要用于硫化子午線輪胎。在1985年之前,由于我國主要生產(chǎn)斜交輪胎,對模具的要求不高,模具企業(yè)主要生產(chǎn)兩半模。兩半模結(jié)構(gòu)簡單,價格低。國產(chǎn)兩半模主要大多用鑄鋼制造,人工劃線,粗銑花紋,人工修飾,生產(chǎn)方法原始、落后,加工精度難以達(dá)到要求。
從上個世紀(jì)七十年代中期開始,國家進(jìn)一步推進(jìn)子午胎的發(fā)展,提出了研發(fā)子午胎活絡(luò)模的課題,桂林橡膠設(shè)計(jì)院在1974年及以后設(shè)計(jì)了11-18、12-18、12.00-20、9.00-20等級規(guī)格的子午胎活絡(luò)模,均為圓錐面結(jié)構(gòu),未獲工業(yè)應(yīng)用。
進(jìn)入1980年,通過上海正泰橡膠廠、樺林橡膠廠和朝陽輪胎廠等企業(yè)先后從國外成套引進(jìn)子午胎生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備,進(jìn)一步認(rèn)識到掌握子午胎活絡(luò)模技術(shù)的重要性。1987年,沈陽模具廠從德國AZ公司成套引進(jìn)了子午胎活絡(luò)模生產(chǎn)技術(shù)和五軸聯(lián)動加工中心等主要加工機(jī)床。技術(shù)引進(jìn)為發(fā)展子午胎活絡(luò)模產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。
經(jīng)過約30年的發(fā)展,輪胎子午化率已經(jīng)達(dá)到90%以上,因此兩半模的使用減少到了近乎被淘汰的狀況。由于子午線輪胎的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),當(dāng)采用兩半模硫化時,合模時會使帶束層和胎體簾布層產(chǎn)生位移而影響輪胎質(zhì)量,而采用由多個扇形塊組成的活絡(luò)模硫化輪胎時,合模時各扇形塊同時徑向向里縮攏,組合成一副完整的硫化模型而不會影響胎體骨架材料位置的變化,可確保輪胎質(zhì)量。
國內(nèi)子午胎活絡(luò)模產(chǎn)業(yè)的發(fā)展極為迅速,從1980年末到2014年,我國輪胎模具企業(yè)已有100余家,主要企業(yè)有20多家,其中廣東巨輪模具公司、廣東揭陽天陽模具公司和山東豪邁機(jī)械科技公司已成為生產(chǎn)子午胎活絡(luò)模的龍頭企業(yè),這3家企業(yè)的銷售收入占輪胎模具行業(yè)銷售收入的50%。2013年,全國26家主要輪胎模具企業(yè)的銷售收入為40余億元,2014年達(dá)到42.2億元;全國輪胎模具從業(yè)人員達(dá)12萬人。目前,全國輪胎模具企業(yè)均為民營企業(yè)。
在2011年之前,我國有兩家有點(diǎn)名氣的國營輪胎模具企業(yè),即沈陽模具廠和上海橡膠廠。在2005年前后,沈陽模具廠兼并了上海橡膠模具廠。但到了2011年,沈陽模具廠雖有引進(jìn)技術(shù),同樣由于經(jīng)營不善,買斷職工,宣布破產(chǎn)。
活絡(luò)模是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜和精度要求很高的輪胎模具,目前主要有圓錐結(jié)構(gòu)和平面結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)形式,以平面結(jié)構(gòu)為主。所用材質(zhì)有鑄鋼、合金鑄鋼和合金鑄鋁。加工方法有精密鑄造,電火花和數(shù)控雕刻三種工藝。
目前生產(chǎn)高等級活絡(luò)模所需的原材料,由于國產(chǎn)貨品質(zhì)欠佳,尚需依賴進(jìn)口解決。關(guān)鍵加工設(shè)備同樣有賴進(jìn)口。但近幾年來,五軸聯(lián)動機(jī)床國產(chǎn)化工作進(jìn)展較快,高精度加工機(jī)床有望逐步國內(nèi)解決。
(楊順根)
 
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